CentOS 启动流程
Linux 系统的启动是不需要人为参与和控制的，只要按下电源，系统就会按照设定好的方式进行启动。不过，了解系统的启动有助于我们在系统出现问题时能够快速地修复 Linux 系统。
目前，CentOS 6.x 的启动流程经历以下几步：
- 服务器加电，加载 BIOS 信息，BIOS 进行系统检测。依照 BIOS 设定，找到第一个可以启动的设备（一般是硬盘）。
- 读取第一个启动设备的 MBR (主引导记录），加载 MBR 中的 Boot Loader（启动引导程序，最为常见的是 GRUB）。
- 依据 Boot Loader 的设置加载内核，内核会再进行一遍系统检测。系统一般会采用内核检测硬件的信息，而不一定采用 BIOS 的自检信息。内核在检测硬件的同时，还会通过加载动态模块的形式加载硬件的驱动。
- 内核启动系统的第一个进程，也就是 /sbin/init。
- 由 /sbin/init 进程调用 /etc/init/rcS.conf 配置文件，通过这个配置文件调用 /etc/rc.d/rc.sysinit 和 /etc/inittab 配置文件。 前者是用来进行系统初始化的，主要用于配置计算机的初始环境。后者是用来确定系统的默认运行级别。
- 确定默认运行级别后，调用 /etc/init/rc.conf 配置文件，然后通过 /etc/init/rc.conf 配置文件调用并执行 /etc/rc.d/rc 脚本，并传入运行级别参数。
- /etc/rc.d/rc 确定传入的运行级别，然后运行相应的运行级别目录 /etc/rc[0-6].d/ 中的脚本。
- /etc/rc[0-6].d/ 目录中的脚本依据设定好的优先级依次启动和关闭。
- 最后执行 /etc/rc.d/rc.local 中的程序。
- 如果是字符界面启动，就可以看到登录界面了。如果是图形界面启动，就会调用相应的 X Window 接口。
总的来说，Linux 系统的启动，要经历BIOS自检 -> 启动 GRUB -> 加载内核 -> 执行第一个进程 -> 配置系统初始环境.
BIOS自检
前面提到，服务器通电后，会直接进入 BIOS，BIOS 全称 Basic Input/Output System，中文可译为基本输入/输出系统。
简单地理解 BIOS，它就是固化在主板上一个 ROM（只读存储器）芯片上的程序，主要保存计算机的基本输入/输出信息、系统设置信息、开机自检程和系统自启动程序，用来为计算机提供最底层和最直接的硬件设置与控制。
也就是说，BIOS 是硬件与软件之间的接口，而且是非常基本的接口，BIOS 提供了一组基本的操作系统使用的指令，系统启动的成功与否，依赖于 BIOS。
BIOS 的初始化主要完成以下 3 项工作：
- 第一次检查计算机硬件和外围设备，例如 CPU、内存、风扇灯。当 BIOS 一启动，就会做一个自我检测的工作，整个自检过程也被称为 POST（Power On Self Test）自检。
- 如果自检没有问题，BIOS 开始对硬件进行初始化，并规定当前可启动设备的先后顺序，选择由那个设备来开机。
- 选择好开启设备后，就会从该设备的 MBR（主引导目录）中读取 Boot Loader（启动引导程序）并执行。
当 MBR 被加载到 RAM 之后，BIOS 就会将控制权交给 MBR，进入系统引导的第二阶段。
启动GRUB
MBR 中最主要的功能就是存储 Boot Loader ( 启动引导程序 )。启动引导程序用于引导操作系统启动，Linux 系统中默认使用的启动引导程序是 GRUB。
关于 MBR 结构，作如下记录：
MBR 也就是主引导记录，位于硬盘的 0 磁道、0 柱面、1 扇区中，主要记录了启动引导程序和磁盘的分区表。我们通过图 1 来看看 MBR 的结构。
图 1 MBR的结构
MBR 共占用了一个扇区，也就是 512 Byte。其中 446 Byte 安装了启动引导程序，其后 64 Byte 描述分区表，最后的 2 Byte 是结束标记。我们已经知道，每块硬盘只能划分 4 个主分区，原因就是在 MBR 中描述分区表的空间只有 64 Byte。其中每个分区必须占用 16 Byte，那么 64 Byte 就只能划分 4 个主分区。每个分区的 16 字节的规划如表 1 所示。
| 存储字节 | 数据内容及含义 |
|---|---|
| 第 1 字节 | 引导标志 |
| 第 2 字节 | 本分区的起始磁道号 |
| 第 3 字节 | 本分区的起始扇区号 |
| 第 4 字节 | 本分区的起始柱面号 |
| 第 5 字节 | 分区类型，可以识别主分区和扩展分区 |
| 第 6 字节 | 本分区的结束磁道号 |
| 第 7 字节 | 本分区的结束扇区号 |
| 第 8 字节 | 本分区的结束柱面号 |
| 第 9~12 字节 | 本分区之前已经占用的扇区数 |
| 第 13~16 字节 | 本分区的总扇区数 |
BIOS 的作用就是自检，然后从 MBR 中读取出启动引导程序。那么，启动引导程序最主要的作用就是加载操作系统的内核。当然，每种操作系统的启动引导程序都是不同的。
每种操作系统的文件格式不同，因此，每种操作系统的启动引导程序也不一样。不同的操作系统只有使用自己的启动引导程序才能加载自己的内核。如果我的服务器上只安装了一个操作系统，那么这个操作系统的启动引导程序就会安装在 MBR 中。BIOS 调用 MBR 时读取出启动引导程序，就可以加载内核了。
但是在有些时候，我的服务器中安装了多个操作系统，而 MBR 只有一 个，那么在 MBR 中到底安装哪个操作系统的启动引导程序呢？
很明显，一个 MBR 是不够用的。每块硬盘只能有一个 MBR 是不能更改的，所以不可能増加 MBR 的数量。系统只能在每个文件系统（可以看成分区）中单独划分出一个扇区，称作引导扇区（Boot Sector)。每个分区的引导扇区中也能安装启动引导程序，也就是说，在 MBR 和每个单独分区的引导扇区中都可以安装启动引导程序。这样多个操作系统才能安装在同一台服务器中（每个操作系统要安装在不同的分区中），而且每个操作系统都是可以启动的。
还有一个问题，BIOS 只能找到 MBR 中的启动引导程序，而找不到在分区的引导扇区中的启动引导程序。那么，要想完成多系统启动，我们的方法是増加启动引导程序的功能，让安装到 MBR 中的启动引导程序（GRUB）可以调用在分区的引导扇区中的其他启动引导程序。
因此，启动引导程序拥有以下功能：
- 加载操作系统的内核。这是启动引导程序最主要的功能。
- 拥有一个可以让用户选择的菜单，来选择到底启动哪个系统。大家如果在服务器上安装过双 Windows 系统，就应该见过类似的选择菜单，不过这个选择菜单是由 Windows 的启动引导程序提供的，而不是 GRUB。
- 可以调用其他的启动引导程序，这是多系统启动的关键。不过需要注意的是，Windows 的启动引导程序不能调用 Linux 的启动引导程序，所以我们一般建议先安装 Windows，后安装 Linux，是为了将 Linux 的启动引导程序安装到 MBR 中，覆盖 Windows 的启动引导程序。
当然，这个安装顺序不是绝对的，就算最后安装了 Windows，我们也可以通过手工再安装 GRUB 的方法，来保证 MBR 中安装的还是 Linux 的启动引导程序。
图2 展示了启动引导程序的作用。
图 2 启动引导程序的作用
加载内核
GRUB 加载了内核之后，内核首先会再进行二次系统的自检，而不一定使用 BIOS 检测的硬件信息。这时内核终于开始替代 BIOS 接管 Linux 的启动过程了。
内核完成再次系统自检之后，开始采用动态的方式加载每个硬件的模块，这个动态模块大家可以想象成硬件的驱动（默认 Linux 硬件的驱动是不需要手工安装的，如果是重要的功能，则会直接编译到内核当中；如果是非重要的功能，比如硬件驱动会编译为模块，则在需要时由内核调用。不过，如果没有被内核硬件，要想驱动，就需要手工安装个硬件的硬块了）。
那么，Linux 的内核到底放在了哪里呢？当然是 /boot 的启动目录中了，我们来看看这个目录下的内容吧。
[root@localhost ~]#ls /boot/
config-2.6.32-279.el6.i686
#内核的配置文件，内核编译时选择的功能与模块
efi
#可扩展固件接口，为英特尔为全新PC固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准
grub
#启动引导程GRUB的数据目录
initramfe-2.6.32-279.el6.i686.img
#虚拟文件系统（CentOS 6.x 中用initramfs替代了initrd,但功能是一样的）
lost+found
#boot分区的备份目录
symvers-2_6.32-279.el6.i686.gz
#模块符号信息
System.map-2.6.32-279.el6.i686
#内核功能和内存地址的对应列表
vmlinuz-2.6.32-279.el6.i686
#用于启动的Linux内核。这个文件是一个压缩的内核镜像我们已经知道，Linux 会把不重要的功能编译成内核模块，在需要时再调用，从而保证了内核不会过大。在多数 Linux 中，都会把硬件的驱动程序编译为模块， 这些模块保存在 /lib/modules 目录中。常见的 USB、SATA 和 SCSI 等硬盘设备的驱动，还有一些特殊的文件系统（如 LVM、RAID 等）的驱动，都是以模块的方式来保存的。
如果 Linux 安装在 IDE 硬盘之上，并且采用的是默认的 ext3/4 文件系统，那么内核启动后加载根分区和模块的加载都没有什么问题，系统会顺利启动。但是，如果 Linux 安装在 SCSI 硬盘之上，或者采用的是 LVM 文件系统，那么内核（内核载入内存是启动引导程序 GRUB 调用的，并不存在硬盘驱动不识别的问题）在加载根目录之前是需要加载 SCSI 硬盘或 LVM 文件系统的驱动的。
SCSI 硬盘和 LVM 文件系统的驱动都放在硬盘的 /lib/modules 目录中，既然内核没有办法识别 SCSI 硬盘或 LVM 文件系统，那怎么可能读取 /lib/modules 目录中的驱动呢？Linux 给出的解决办法是使用 initramfs 这个虚拟文件系统来处理这个问题。
CentOS 6.x 中使用 initramfs 虚拟文件系统取代了 CentOS 5.x 中的 initrd RAM Disk。它们的作用类似，可以通过启动引导程序加载到内存中，然后会解压缩并在内存中仿真成一个根目录，并且这个仿真的文件系统能够提供一个可执行程序，通过该程序来加载启动过程中所需的内核模块，比如 USB、SATA. SCSI 硬盘的驱动和 LVM、RAID 文件系统的驱动。
也就是说，通过 initramfs 虚拟文件系统在内存中模拟出一个根目录，然后在这个模拟根目录中加载 SCSI 等硬件的驱动，就可以加载真正的根目录了，之后才能调用 Linux 的第一个进程 /sbin/init。
Initramfs 虚拟文件系统主要有以下优点：
- initramfs 随着其中数据的増减自动増减容量。
- 在 initramfs 和页面缓存之间没有重复数据。
- initramfs 重复利用了 Linux caching 的代码，因此几乎没有増加内核尺寸，而 caching 的代码已经经过良好测试，所以 initramfs 的代码质量也有保证。
- 不需要额外的文件系统驱动。
其实只需要知道 initramfs 是为了在内核中建立一个模拟根目录，这个模拟根目录是为了可以调用 USB、SATA、SCSI、LVM、RAID 等硬盘接口或文件系统的驱动模块，加载了驱动模块后才可以加载真正的系统根目录。我们可以通过示意图 3来表示这个过程。
图 3 内核启动流程
那么既然 initramfs 是一个仿真根目录，那么我们是否可以看看这个仿真根目录中到底是什么样子的呢？当然可以，命令如下：
[root@localhost ~]# mkdir /tmp/initramfs
#建立测试目录
[root@localhost ~]# cp/boot/initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img /tmp/initramfs/
#复制initramfs文件
[root@localhost ~]# cd /tmp/initramfs/
[root@localhost initramfs]# file
initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img
initramfe-2.6.32-279.el6.i686.img:gzip compressed
data,from Unix,last modified:
Wed Apr 10 21:49:34 2013, max compression
#查看文件类型，发现这个文件是一个使用gzip命令打包的压缩包
[root@localhost initramfs]# mv initramfs-2.6.32-279.el6.i686.imginitramfs-2.6.32-279.el6.i686.img.gz
#修改文件的扩展名为.gz
[root@localhost initramfs]# gunzip
initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img.gz
#解压缩
[root@localhost initramfs]# ls
initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img
[root@localhost initramfs]# file
initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img
initramfe-2.6.32-279.el6.i686.img: ASCII cpio archive (SVR4withnoCRC)
#查看文件类型，使用cpio命令的压缩文件
[root@localhost initramfs]# cpio -ivcdu 启动 init 进程
在内核加载完毕，并完成硬件检测与驱动程序加载后，此时主机硬件已经准备完毕，内核会主动呼叫第一个进程，也就是 /sbin/init，此配置文件最主要的功能就是准备软件执行的环境，包括系统的主机名、网络设定、语言、文件系统格式及其他服务的启动等。
这里和 CentOS 5.x 系统相比也有较大变化。在 CentOS 5.x 系统中，主要通过 init 进程的配置文件 /etc/inittab 来设定系统，并启动 Linux。但是在 CentOS 6.x 系统中，由于用 Upstart 启动服务来替换以前的 init，所以在 /etc/inittab 配置文件中只能定义系统的默认运行级别，而其他的功能是靠 /etc/init/ 目录中的其他配置文件实现的。
大家可以把 /etc/init/ 目录中的配置文件看成以前 /etc/inittab 这个文件功能的分拆。
前面提到，由 /sbin/init 进程可通过 /etc/init/rcS.conf 配置文件，分别找到 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件和 /etc/inittab 配置文件，前者用于初始化系统，配置计算机的初始环境；后者用于确定系统的默认运行级别。
接下来，先介绍 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件。如果我们使用 Vim 查看 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件，就会发现这个这个配置文件主要进行了以下几项工作：
- 获得网络环境和主机类型；
- 测试设备：除了挂载内存设备 /proc 之外，还会主动侦测系统上是否具有 usb 设备，如果有，则会主动加载 usb 的驱动程序，并尝试挂载 usb 文件系统；
- 开机启动画面 Plymouth（代替了以往的 RHGB）；
- 判断是否启用 SELinux；
- 显示开机过程中的欢迎画面；
- 初始化硬件；
- 用户自定义模块的加载，用户可以在 /etc/sysconfig/modules/*.modules 加入自订的模块，则此时会被加载到系统当中；
- 配置内核的参数，系统会主动去读取 /etc/sysctl.conf 这个文件的配置参数，使内核的功能成为我们想要的样子。
- 设置主机名。
- 同步存储器。
- 设备映射器及相关的初始化。
- 初始化软件磁盘阵列 (RAID)。
- 初始化 LVM 的文件系统功能。
- 检验磁盘文件系统 (fsck)。
- 设置磁盘配额 (quota)。
- 重新以可读写模式挂载系统磁盘。
- 更新 quota (非必要)。
- 启动系统虚拟随机数生成器。
- 配置机器（非必要）。
- 清除开机过程中的临时文件。
- 创建 ICE 目录。
- 启动交换分区（swap）。
- 将开机信息写入 /var/log/dmesg 文件中。
在以上过程中，比较值得注意的是自定模块的加载。在 CentOS 中，如果我们想要加载核心模块的话，就可以将整个模块写入到 /etc/sysconfig/modules/*.modules 中。当然，此过程并不是必须的，通常我们的默认模块已经够用，除非对硬件太新，不得不自己加载模块，否则无需刻意添加任何模块。
在 /etc/rc[06].d/ 目录中的程序启动之后，系统的启动就已经完成。不过，我们总有一些程序是需要在系统启动之后随着系统一起启动的。这时我们并不需要自己把需要启动的服务链接到 /etc/rc3.d/ 目录中，因为系统给我们准备了 /etc/rc.d/rc.local 配置文件。
这个配置文件会在用户登陆之前读取，这个文件中写入了什么命令，在每次系统启动时都会执行一次。也就是说，如果有任何需要在系统启动时运行的工作，则只需写入 /etc/rc.d/rc.local 配置文件即可。这个文件的内容如下：
[root@localhost ~]# ll /etc/rc.local
Irwxrwxrwx. 1 root root 13 4月10 21:46 /etc/rc.local -> rc.d/rc.local
#有一个链接文件，两个文件修改哪一个都可以
[root@localhost ~]#vi /etc/rc.d/rc.local
#!/bin/sh
#
#This script will be executed *after* all the other init scripts.
#You can put your own initialization stuff in here if you don't
#want to do the full Sys V style init stuff.
touch /var/lock/subsys/local
#默认会touch这个文件，每次系统启动时都会touch这个文件，这个文件的修改时间就是系统的启动时间
/etc/rc.d/init.d/httpd start
#如果写入RPM包安装的apache服务的启动命令，apache服务就会在开机时自动启动
总结
Linux 的
我们把启动流程图补充完整，如图 1 所示。
图 1 Linux启动流程
系统的启动过程就是这样的，最终我们就能登录字符界面的 Linux 了。不过，如果需要启动图形界面的 Linux，则还需要调用 X Window 接口。
在启动过程中还有一个配置文件会生效，就是 /etc/init/start-ttys.conf，这个文件主要定义了 Linux 支持的 1~6 个本地终端（tty[1-6])。如果在本机，则可以使用快捷键 Alt+F1~F6 来切换这 6 个本地终端；如果安装并启动了图形界面，则可以使用快捷键 Ctrl+Alt+F7 来切换图形终端。
至此，字符界面的启动过程就介绍完了。是不是非常复杂？如果你是初学者，则只需了解，不需要彻底掌握。但是掌握了 Linux 系统的启动过程，会更加了解 Linux 的结构。当然，如果你非常自信，则可以尝试安装 gentoo Linux 这个版本，因为这个 Linux 版本到目前为止还是纯源码安装的，如果能够安装成功，就会对 Linux 系统的结构及启动过程有更深入的理解。
关于系统默认运行级别，作如下记录：
可以看到，/etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件已经将基本的系统配置数据都写好了，我们可以查询 /var/log/dmesg 文件或使用 dmesg 命令查看系统在启动时到底发生了什么。当然，我们也可以通过这个命令来看看 Linux 服务器的硬件信息。
在 CentOS 6.x 中，/etc/inittab 配置文件只能用来设置系统的默认运行级别。
那么，什么是运行级别呢？其实 Linux 是通过运行级别来确定系统启动时到底启动哪些服务的。Linux 默认有 7 个运行级别，具体如表 1 所示。
| 运行级别 | 含 义 |
|---|---|
| 0 | 关机 |
| 1 | 单用户模式，可以想象为 Windows 的安全模式，主要用于系统修复 |
| 2 | 不完全的命令行模式，不含 NFS 服务 |
| 3 | 完全的命令行模式，就是标准字符界面 |
| 4 | 系统保留 |
| 5 | 图形模式 |
| 6 | 重新启动 |
在 Linux 系统中可以使用 runlevel 命令来查看系统的运行级别，命令如下：
[root@localhost ~]# runlevel
N 3
#N代表在进入这个级别前，上一个级别是什么；3代表当前级别在这个命令的结果中，"N 3"中的N代表在进入这个级别前，上一个级别是什么；3 代表当前级别。"N" 就是 None 的意思，也就是说，系统是开机直接进入 3 运行级别的，没有上一个运行级别。那如果从图形界面切换到字符界面，再查看运行级别，就应该是这样的：
[root@localhost ~]# runlevel
5 3
#代表由5级别进入3级别那么，可以手工改变当前的运行级别吗？当然可以了，只需使用 init 命令（注意这不是 init 进程）即可，命令如下：
[root@localhost ~]# init 5
#进入图形界面，当然要已经安装了图形界面才可以
[root@localhost ~]# init 0
#关机
[root@localhost ~]# init 6
#重新启动不过要注意，使用 init 命令关机和重启并不是太安全，容易造成数据丟失。所以推荐大家使用 shutdown 命令进行关机和重启。
知道了运行级别的作用，我们回到系统启动过程中来。/etc/inittab 配置文件的功能就是确定系统的默认运行级别，也就是系统开机后会进入那个运行级别。此文件的内容如下：
[root@localhost ~]#vim /etc/inittab
# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
#
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#系统会先调用/etc/init/rcS.conf
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#在调用/etc/init/rc.conf,在不同的运行级别启动不同的服务
# Ctrl-Alt-Delete is handled by/etc/init/control-alt-delete.conf
#通过这个配置文件判断Ctri+Alt+Delete热启动键是否可用
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#判断系统可以启动的本地终端数量及终端的基本设置（如颜色）
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
#
# Default runlevel. The runlevels used are:
# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
# 1 - Single user mode
# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
# 3 - Full multiuser mode
# 4 - unused
# 5-X11
# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#很眼熟吧，就是刚刚的 0~6运行级别的说明
id:3:initdefault:
#这就是系统的默认运行级别，也就是系统开机后直接进入哪个运行级别注意，这里的默认运行级别只能写 3 或 5，其他的级别要么是关机重启，要么是保留或单用户，都不能作为系统默认运行级别。